सीपीयू का मुख्य कार्य प्रोग्राम को execute करना होता हैं। प्रोग्राम मे बहुत सारे instruction होते हैं, जो की किसी निश्चित कार्य को करता हैं। प्रोग्राम RAM मे स्टोर होता हैं। जब सीपीयू प्रोसैस करता हैं तो वह पूरे प्रोग्राम को fetch करके CPU मे नहीं लाता हैं, बल्कि एक एक इन्सट्रक्शन को fetch करके CPU मे लाता हैं।
सबसे पहले CPU मेमोरी से प्रोग्राम मे मौजूद पहले instruction को लेकर आता हैं और उसे CPU के अंदर execute करता हैं। जब पहला instruction execute हो जाता हैं तब CPU मेमोरी से दूसरा इन्सट्रक्शन को fetch करता हैं, और ऐसा निरंतर चलता रहता हैं जब तक प्रोग्राम मे दिये सभी instruction execute नहीं हो जाते हैं।
जब प्रोग्राम मे मौजूद सभी instruction execute हो जाते हैं तब CPU अगला प्रोग्राम चुनता हैं और उनके instruction को एक-एक करके क्रियान्वित(execute) करता हैं।
CPU के द्वारा मेमोरी से CPU मे instruction को fetch करना और execute करना इस पूरे प्रक्रिया को Instruction Cycle कहते हैं।
Instruction Cycle= Fetch Cycle + Execute Fetch
किसी भी instruction cycle दो चीजों से मिलकर बनता हैं – fetch cycle और execute cycle, fetch cycle के दौरान cpu मेमोरी मे save इन्सट्रक्शन के मशीन कोड को fetch करता हैं। जबकि execute cycle मे fetch किए गए instruction के opcode को execute किया जाता हैं।
FETCH OPERATION:
मेमोरी से opcode को CPU तक लेकर आने के लिए निम्न स्टेप्स का इस्तेमाल किया जाता हैं।
- जिस इन्सट्रक्शन को execute होना हैं उसका एड्रैस प्रोग्राम काउंटर के पास होता हैं। उस address को प्रोग्राम काउंटर address bus को देता हैं।
- इसके बाद CPU memory को कंट्रोल सिग्नल भेजता हैं, की अब वह opcode को मेमोरी से CPU की तरफ भेजे।
- इसके बाद मेमोरी मे स्टोर opcode को data bus मे रखा जाता हैं, यह डाटा बस opcode को CPU की तरफ ले जाता हैं।
EXECUTE OPERATION
Fetch operation के द्वारा opcode को मेमोरी से ला कर डाटा रजिस्टर मे रखा जाता हैं। डाटा रजिस्टर को Memory Buffer Register कहते हैं। इसके बाद अब execution operation प्रारम्भ होगा, जिसके तहत डाटा रजिस्टर से opcode को इन्सट्रक्शन रजिस्टर के पास भेजा जाता हैं। इसके बाद इन्सट्रक्शन रजिस्टर इस opcode को decode नाम के सर्किट के पास भेजेगा।
इस decode सर्किट मे opcode को decode किया जाता हैं। opcode के decode होने के भाड़ ही cpu को पता हालता हैं की instruction CPU से क्या करवाना चाहता हैं। इसके बाद CPU ऑपरेशन शुरू करता हैं। यदि इन्सट्रक्शन से जुड़े oprand जनेर्ल पर्पज रजिस्टर मे होगे तो CPU तुरंत ऑपरेशन शुरू कर देगा। यदि oprand अभी भी मेमोरी मे ही है तो सीपीयू इन्सट्रक्शन से जुड़े oprand को मेमोरी से fetch करने के लिए read operation को परफ़ोर्म करेगा।
read operation fetch operation की तरह ही होता हैं। मेमोरी से oprand मिलने के बाद CPU execution शुरू करता हैं। ऑपरेशन पूरा होने के बाद डाटा को आउटपुट के रूप मे वापस मेमोरी मे भेजा जाता हैं। इसके लिए CPU राइट ऑपरेशन का इस्तेमाल करके डाटा को CPU से मेमोरी मे भेजता हैं।